JPH11247712A - エンジン用ピストン - Google Patents
エンジン用ピストンInfo
- Publication number
- JPH11247712A JPH11247712A JP4781698A JP4781698A JPH11247712A JP H11247712 A JPH11247712 A JP H11247712A JP 4781698 A JP4781698 A JP 4781698A JP 4781698 A JP4781698 A JP 4781698A JP H11247712 A JPH11247712 A JP H11247712A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- engine
- surface layer
- ring groove
- solid lubricating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性がよく、切削性のよいピストンリン
グ溝を備えたエンジン用ピストンを提供することであ
る。 【解決手段】 ピストン本体（２）に対して、高温強度
材料と固体潤滑材料とが混在した表面層（１）を被覆す
ることによって形成された第１リング溝（２１）を備え
たことを特徴とするエンジン用ピストン。
グ溝を備えたエンジン用ピストンを提供することであ
る。 【解決手段】 ピストン本体（２）に対して、高温強度
材料と固体潤滑材料とが混在した表面層（１）を被覆す
ることによって形成された第１リング溝（２１）を備え
たことを特徴とするエンジン用ピストン。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン用ピスト
ンに関する。
ンに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン、特にディーゼルエンジンのピ
ストントップリング溝部は、熱的に非常に厳しい環境下
で使用される。また近年の排気ガス規制及び、エンジン
の高出力化に伴い、その度合いは益々厳しくなってい
る。
ストントップリング溝部は、熱的に非常に厳しい環境下
で使用される。また近年の排気ガス規制及び、エンジン
の高出力化に伴い、その度合いは益々厳しくなってい
る。
【０００３】ここで、一般的にピストンリング溝の摩耗
形態には２タイプあり、エンジンの燃焼時の爆発力によ
りピストンリングが溝部に叩き付けられ摩耗するタイプ
（たたき摩耗、凝着摩耗）とピストンリングが溝部内を
回転する際、即ち摺動する際に摩耗がおきるタイプがあ
る。従来より、耐摩耗性に優れるトップリング溝の形成
を目的に種々の取り組みが行われている。
形態には２タイプあり、エンジンの燃焼時の爆発力によ
りピストンリングが溝部に叩き付けられ摩耗するタイプ
（たたき摩耗、凝着摩耗）とピストンリングが溝部内を
回転する際、即ち摺動する際に摩耗がおきるタイプがあ
る。従来より、耐摩耗性に優れるトップリング溝の形成
を目的に種々の取り組みが行われている。
【０００４】その代表的なものに、三菱自動車テクニカ
ルレビュー１９８８，Ｎｏ．１に記載されたものがあ
る。これは、銅による合金化技術による強化技術である
が、要求性能に対して十分なレベルではない。
ルレビュー１９８８，Ｎｏ．１に記載されたものがあ
る。これは、銅による合金化技術による強化技術である
が、要求性能に対して十分なレベルではない。
【０００５】これに対して、特開平８−２５３８５６号
には、ニレジスト耐摩耗環の鋳包み技術、硬質粒子を肉
盛部分に分散させる溶射肉盛技術が開示されている。し
かし、この技術は耐摩耗性は大幅に向上するが、切削加
工を行なう際の切削抵抗も大幅に増加し、生産性・刃具
寿命の低下、及び加工精度の悪化となっていた。
には、ニレジスト耐摩耗環の鋳包み技術、硬質粒子を肉
盛部分に分散させる溶射肉盛技術が開示されている。し
かし、この技術は耐摩耗性は大幅に向上するが、切削加
工を行なう際の切削抵抗も大幅に増加し、生産性・刃具
寿命の低下、及び加工精度の悪化となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、耐摩耗性がよく、切削性のよいピストンリング
溝を備えたエンジン用ピストンを提供することにある。
ころは、耐摩耗性がよく、切削性のよいピストンリング
溝を備えたエンジン用ピストンを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の請求項１においては、ピストン基体に対し
て、高温強度材料と固体潤滑材料とが混在した表面層を
設置することによって形成されたピストンリング溝を備
えたことを特徴とするエンジン用ピストンとした。
に本発明の請求項１においては、ピストン基体に対し
て、高温強度材料と固体潤滑材料とが混在した表面層を
設置することによって形成されたピストンリング溝を備
えたことを特徴とするエンジン用ピストンとした。
【０００８】又、本発明の請求項２においては、前記高
温強度材料は、Ｆｅ系材料或いはＣｕ系合金であり、そ
の面積率は３０〜９８％であることを特徴とする請求項
１記載のエンジン用ピストンとした。
温強度材料は、Ｆｅ系材料或いはＣｕ系合金であり、そ
の面積率は３０〜９８％であることを特徴とする請求項
１記載のエンジン用ピストンとした。
【０００９】又、本発明の請求項３においては、前記固
体潤滑材料はＳｎ系材料或いはＺｎ系材料であり、その
面積率は２％以上であることを特徴とする請求項１記載
のエンジン用ピストンとした。
体潤滑材料はＳｎ系材料或いはＺｎ系材料であり、その
面積率は２％以上であることを特徴とする請求項１記載
のエンジン用ピストンとした。
【００１０】又、本発明の請求項４においては、前記表
面層は、前記高温強度材料と固体潤滑材料を粉末状にし
た上で互いに混合した後、ピストン基体に対して溶射す
ることによって形成されたことを特徴とする請求項１記
載のエンジン用ピストンとした。
面層は、前記高温強度材料と固体潤滑材料を粉末状にし
た上で互いに混合した後、ピストン基体に対して溶射す
ることによって形成されたことを特徴とする請求項１記
載のエンジン用ピストンとした。
【００１１】上記請求項１に記載したエンジン用ピスト
ンによれば、高温強度材料と固定潤滑材料とが混在した
表面層を備えているため、耐凝着摩耗性が向上されると
ともに、耐摺動摩耗性をも向上できる。又、硬質層を形
成する必要がないため、切削性も低下することがない。
ンによれば、高温強度材料と固定潤滑材料とが混在した
表面層を備えているため、耐凝着摩耗性が向上されると
ともに、耐摺動摩耗性をも向上できる。又、硬質層を形
成する必要がないため、切削性も低下することがない。
【００１２】又、上記請求項２に記載したエンジン用ピ
ストンによれば、高温強度材料は、Ｆｅ系材料或いはＣ
ｕ系合金とし、その面積率は３０〜９８％であるため、
耐熱性のよいエンジン用ピストンとすることができる。
ストンによれば、高温強度材料は、Ｆｅ系材料或いはＣ
ｕ系合金とし、その面積率は３０〜９８％であるため、
耐熱性のよいエンジン用ピストンとすることができる。
【００１３】又、上記請求項３に記載したエンジン用ピ
ストンによれば、固体潤滑材料はＳｎ系材料或いはＺｎ
系材料とし、その面積率は２％以上であるため、耐摩耗
性のよいエンジン用ピストンとすることができる。
ストンによれば、固体潤滑材料はＳｎ系材料或いはＺｎ
系材料とし、その面積率は２％以上であるため、耐摩耗
性のよいエンジン用ピストンとすることができる。
【００１４】又、上記請求項４に記載したエンジン用ピ
ストンによれば、表面層は、高温強度材料と固体潤滑材
料を粉末状にした上で互いに混合した後、ピストン基体
に対して溶射することによって形成したため、生産性の
よいエンジン用ピストンとすることができる。
ストンによれば、表面層は、高温強度材料と固体潤滑材
料を粉末状にした上で互いに混合した後、ピストン基体
に対して溶射することによって形成したため、生産性の
よいエンジン用ピストンとすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるエンジン用ピ
ストン１０の断面図、図２はその部分拡大図である。図
においてピストン１０は、アルミニウム合金製のピスト
ン本体２と、ピストン本体２の第１リング溝２１上に形
成された表面層１を備えている。
ストン１０の断面図、図２はその部分拡大図である。図
においてピストン１０は、アルミニウム合金製のピスト
ン本体２と、ピストン本体２の第１リング溝２１上に形
成された表面層１を備えている。
【００１６】ピストン本体２は、上記第１リング溝２１
の下方に、第２、第３リング溝２２，２３を有してお
り、第２、第３リング溝２２，２３には、図２に示す如
く、直接にピストンリング６２，６３が嵌合されてい
る。また、第１リング溝２１には、表面層１を介して第
１ピストンリング６１が嵌合されている。ピストンリン
グ６１〜６３は、シリンダー内壁との間の気密性保持及
びオイル落としの役目をになう。
の下方に、第２、第３リング溝２２，２３を有してお
り、第２、第３リング溝２２，２３には、図２に示す如
く、直接にピストンリング６２，６３が嵌合されてい
る。また、第１リング溝２１には、表面層１を介して第
１ピストンリング６１が嵌合されている。ピストンリン
グ６１〜６３は、シリンダー内壁との間の気密性保持及
びオイル落としの役目をになう。
【００１７】また、ピストン本体２は、その冠部に冷却
用中空部２７を有し、また中央部近くには、ピストンロ
ッド連結用の連結穴２９を有する。また、上面には燃焼
効率促進のための窪み２６を有している。
用中空部２７を有し、また中央部近くには、ピストンロ
ッド連結用の連結穴２９を有する。また、上面には燃焼
効率促進のための窪み２６を有している。
【００１８】図３は、ピストン本体２に対し、表面層１
を溶射によって形成する方法を示す図である。図におい
て溶射ガン５０は、ガン本体５１とノズル５２を備えて
いる。ガン本体５１には内孔５１ａが備えられており、
ノズル５２から溶射ガスを送ることによって、内孔５１
ａ内には熱源としての炎５３が発生されている。
を溶射によって形成する方法を示す図である。図におい
て溶射ガン５０は、ガン本体５１とノズル５２を備えて
いる。ガン本体５１には内孔５１ａが備えられており、
ノズル５２から溶射ガスを送ることによって、内孔５１
ａ内には熱源としての炎５３が発生されている。
【００１９】複数の溶射材料５４〜５６は、予め混合さ
れて溶射ガン５０のノズル５２内に投入されている。溶
射材料５４〜５６は、ノズル５２から噴射されるため、
内孔５１ａ内の炎５３中を通過する際に溶融され、ピス
トン本体２に溶射される。或いは、複数の溶射ガンにぞ
れぞれの溶射材料を投入し、それぞれ材料ごとに入熱量
を制御し、溶融状態を最適にして溶射してもよい。
れて溶射ガン５０のノズル５２内に投入されている。溶
射材料５４〜５６は、ノズル５２から噴射されるため、
内孔５１ａ内の炎５３中を通過する際に溶融され、ピス
トン本体２に溶射される。或いは、複数の溶射ガンにぞ
れぞれの溶射材料を投入し、それぞれ材料ごとに入熱量
を制御し、溶融状態を最適にして溶射してもよい。
【００２０】溶射材料５４〜５６については、例えばＦ
ｅ系材料等の高温強度に優れる材料や、Ｃｕ系合金等の
耐焼付き性の高い材料を溶射材料５４とし、錫、錫合
金、亜鉛、亜鉛合金等の固体潤滑材を溶射材料５５と
し、ピストン本体２と同材料であるＡｌ−Ｓｉ合金を基
材として溶射材料５６とすることが考えられる。
ｅ系材料等の高温強度に優れる材料や、Ｃｕ系合金等の
耐焼付き性の高い材料を溶射材料５４とし、錫、錫合
金、亜鉛、亜鉛合金等の固体潤滑材を溶射材料５５と
し、ピストン本体２と同材料であるＡｌ−Ｓｉ合金を基
材として溶射材料５６とすることが考えられる。
【００２１】Ｆｅ系材料等の高温強度に優れる材料や、
Ｃｕ系合金等の耐焼付き性の高い材料としては、面積率
として３０〜９８％が好ましく、更に望ましくは、４５
％以上がよい。
Ｃｕ系合金等の耐焼付き性の高い材料としては、面積率
として３０〜９８％が好ましく、更に望ましくは、４５
％以上がよい。
【００２２】又、錫、錫合金、亜鉛、亜鉛合金等の固体
潤滑材としては、面積率が２％以上が望ましい。
潤滑材としては、面積率が２％以上が望ましい。
【００２３】高温高強度材としては、上記のもの以外
に、炭素鋼、黄銅、青銅、チタン、ニッケル、チタン合
金、ニッケル合金等、及びそれらの複合体が使用でき、
固体潤滑材としては、上記のもの以外に、融点が５００
℃以下の低融点材料（亜鉛、鉛、錫、ビスマス、インジ
ュウム等、及びその合金）やグラファイト、二硫化モリ
ブデンが使用できる。ここで、固定潤滑材として錫を使
用する場合、ピストンの母材であるアルミ合金との熱膨
張を合わせるために、Ｓｎ−Ａｌ系合金を用いることが
有効である。
に、炭素鋼、黄銅、青銅、チタン、ニッケル、チタン合
金、ニッケル合金等、及びそれらの複合体が使用でき、
固体潤滑材としては、上記のもの以外に、融点が５００
℃以下の低融点材料（亜鉛、鉛、錫、ビスマス、インジ
ュウム等、及びその合金）やグラファイト、二硫化モリ
ブデンが使用できる。ここで、固定潤滑材として錫を使
用する場合、ピストンの母材であるアルミ合金との熱膨
張を合わせるために、Ｓｎ−Ａｌ系合金を用いることが
有効である。
【００２４】次に、本発明による実施例について説明す
る。
る。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】表１は各溶射材料の成分を示し、表２は試
料１〜４について、その溶射皮膜の成分を示す。
料１〜４について、その溶射皮膜の成分を示す。
【００２８】試料１〜４はすべて、材質がピストンと同
一材料であるＡｌ−Ｓｉ合金である基材を用い、エンジ
ンオイルのベースオイルを用い、湿式にてＬＦＷ１摩耗
試験を行なった。摩耗試験後の摩耗深さ、及び引き摺り
トルクの測定結果を、それぞれ図４、図５に示す。
一材料であるＡｌ−Ｓｉ合金である基材を用い、エンジ
ンオイルのベースオイルを用い、湿式にてＬＦＷ１摩耗
試験を行なった。摩耗試験後の摩耗深さ、及び引き摺り
トルクの測定結果を、それぞれ図４、図５に示す。
【００２９】これを見るとわかるように、摩耗深さ、引
き摺りトルク共、固体潤滑材であるＳｎ−Ａｇ合金を６
％含んだ試料２が、良好な結果を示した。
き摺りトルク共、固体潤滑材であるＳｎ−Ａｇ合金を６
％含んだ試料２が、良好な結果を示した。
【００３０】
【発明の効果】上記したように本発明によれば、耐摩耗
性が高いとともに、切削性がよいため、低コストのエン
ジン用ピストンとすることができる。
性が高いとともに、切削性がよいため、低コストのエン
ジン用ピストンとすることができる。
【図１】本発明によるエンジン用ピストンの断面図
【図２】図１の部分詳細図
【図３】本発明によるエンジン用ピストンの溶射による
製造方法を示す図
製造方法を示す図
【図４】本発明によるエンジン用ピストンの耐摩耗性試
験の結果を表わすグラフ図
験の結果を表わすグラフ図
【図５】本発明によるエンジン用ピストンの引き摺りト
ルク試験の結果を表わすグラフ図
ルク試験の結果を表わすグラフ図
１ 表面層 ２ ピストン本体 ２１ 第１リング
溝
溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｄ
Claims (4)
- 【請求項１】 ピストン基体に対して、高温強度材料と
固体潤滑材料とが混在した表面層を設置することによっ
て形成されたピストンリング溝を備えたことを特徴とす
るエンジン用ピストン。 - 【請求項２】 前記高温強度材料は、Ｆｅ系材料或いは
Ｃｕ系合金であり、その面積率は３０〜９８％であるこ
とを特徴とする請求項１記載のエンジン用ピストン。 - 【請求項３】 前記固体潤滑材料はＳｎ系材料或いはＺ
ｎ系材料であり、その面積率は２％以上であることを特
徴とする請求項１記載のエンジン用ピストン。 - 【請求項４】 前記表面層は、前記高温強度材料と固体
潤滑材料を粉末状にした上で互いに混合した後、ピスト
ン基体に対して溶射することによって形成されたことを
特徴とする請求項１記載のエンジン用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4781698A JPH11247712A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | エンジン用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4781698A JPH11247712A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | エンジン用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11247712A true JPH11247712A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=12785890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4781698A Pending JPH11247712A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | エンジン用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11247712A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003062680A1 (fr) * | 2002-01-18 | 2003-07-31 | Kabushiki Kaisha Riken | Segment de piston de pulverisation |
| JP2005325452A (ja) * | 2000-06-14 | 2005-11-24 | Sulzer Metoco Ag | シリンダバレル表面を形成する表面層、シリンダバレル表面に適した溶射粉末、及びシリンダバレル表面層を形成する方法 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP4781698A patent/JPH11247712A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005325452A (ja) * | 2000-06-14 | 2005-11-24 | Sulzer Metoco Ag | シリンダバレル表面を形成する表面層、シリンダバレル表面に適した溶射粉末、及びシリンダバレル表面層を形成する方法 |
| WO2003062680A1 (fr) * | 2002-01-18 | 2003-07-31 | Kabushiki Kaisha Riken | Segment de piston de pulverisation |
| EP1467129A1 (en) * | 2002-01-18 | 2004-10-13 | Kabushiki Kaisha Riken | Spraying piston ring |
| US7279227B2 (en) | 2002-01-18 | 2007-10-09 | Kabushiki Kaisha Riken | Spraying piston ring |
| EP1467129A4 (en) * | 2002-01-18 | 2008-03-26 | Riken Kk | SPRAY PISTON SEGMENT |
| CN100420843C (zh) * | 2002-01-18 | 2008-09-24 | 株式会社理研 | 热喷涂活塞环 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041209 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20061003 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20061201 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070116 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |